Квантование энергии в континуальном интеграле и спектр Фурье действия

Я предложил вознаграждение за этот вопрос за простой способ увидеть, что интеграл по путям Фейнмана дает дискретные уровни энергии для связанных состояний в одномерной квантовой механике. Как показано там, в теории есть простое объяснение. Интеграл по путям вычисляет пропагатор по

К ( Икс я , Икс ф , т ) Икс ф | е я ЧАС т | Икс я "=" Икс ( 0 ) "=" Икс я , Икс ( т ) "=" Икс ф Д Икс ( т ) е я С [ Икс ( т ) ] / .
С другой стороны, применяя квазиклассическое приближение, интеграл по путям просто
К ( Икс я , Икс ф , т ) | 2 С 0 ( Икс я , Икс ф , т ) Икс я Икс ф | е я С 0 ( Икс я , Икс ф , т ) /
где С 0 есть действие на оболочке, т. е. действие для классического пути, идущего от Икс я к Икс ф во время т , где я игнорирую вопросы существования и уникальности такого пути. Это имеет смысл, потому что в квазиклассическом приближении мы просто расширяемся вокруг этого классического пути, и все, что делает интеграл по путям, — это дополнительный множитель впереди, отражающий, насколько близлежащие пути в интеграле по путям усиливают или подавляют классический.

С другой стороны, работая в собственном базисе энергии, мы имеем

К ( Икс я , Икс ф , т ) "=" н , м Икс ф | н н |   е я ЧАС т | м м | Икс я "=" н Икс ф | н н | Икс я е я Е н т /
поэтому мы получаем дискретную энергию, если преобразование Фурье К ( Икс я , Икс ф , т ) во времени имеет дискретный носитель, что эквивалентно тому, что то же верно для С 0 ( Икс я , Икс ф , т ) . Это означает, что мы можем считать дискретизацию энергии непосредственно из классического действия. Действительно, для случая гармонического осциллятора С 0 ( т ) является периодической функцией, отражающей тот факт, что квантовые энергетические уровни равномерно распределены.

Моя проблема в том, что я не вижу, как это работает для общего потенциального колодца. Я пытался вычислить С 0 ( т ) для ситуаций, кроме гармонического осциллятора, и, похоже, он вообще не имеет дискретного спектра. Есть ли прямой способ увидеть этот результат, если это правда?

Ответы (1)

Вкратце, чтобы увидеть квантование энергии в интеграле по путям К ( д ф , д я , Т ) Надо:

  1. помещать д ф "=" д я , т.е. рассматривать только периодические виртуальные пути.

  2. интегрировать д ф "=" д я .

  3. преобразование Лапласа Т Е .

В целом интеграл по путям принимает вид:

г ( Е )     0 г Т   е я Е Т р г д ф   К ( д ф , д ф , Т ) .
На классическом уровне преобразование Лапласа индуцирует преобразование Лежандра от действия к сокращенному действию.

Можно показать, что дискретные уровни энергии Е н проявляется в виде полюсов в г ( Е ) , ср. Ссылка 1. См. также формулу следов Гуцвиллера , ср . Ссылка 2.

Использованная литература:

  1. Р. Раджараман, Солитоны и инстантоны: введение в солитоны и инстантоны в КТП, 1987; Раздел 6.3.

  2. П. Цвитанович и др. и др., Хаос: классический и квантовый, 2013; Главы 35, 37 и 38. Файл в формате pdf доступен на сайте www.chaosbook.org .

Исправление к ответу (v1): главы в Ref. 2 изменили 2 номера в более новых версиях.